专利名称：：一种城市网格化管理空间信息提取系统的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种城市网格化管理空间信息提取系统，具体讲是通过GIS二次开发技术自动地将多种空间信息提取到网格数据库中，解决了城市网格化管理工作中基础空间数据采集、输入和建立数据库等技术难题，主要应用于现代城市管理领域中。二
背景技术：
：城市网格化管理模式是在"数字城市"迅速建设与发展的背景下产生的新型城市管理模式，网格化管理可以实现数字化、闭环式、精细化、动态化管理，具有很好的发展前景。国内的许多城市已经先后建立了城市网格化管理系统。以万米网格管理法为例，是指以一万米为基本单位，将所辖区域划分成若干个网格状单元，由城市管理监督员对所分管的万米单元实施全时段监控，同时明确各级地域责任人为辖区城市管理责任人，从而对管理空间实现分层、分级、全区域管理的方法。网格化管理中要解决的一个关键的技术问题就是如何高效、准确地将空间信息提取到网格当中。目前城市管理部门通常采用的办法是手工输入的办法，这种方法不但效率低，更新速度慢，需要投入大量的人力物力，而且对于基础数据中的空间信息是没法进行人工读取的。本发明系统能够实现自动地提取空间属性数据，从而为城市网格化管理建立强大的空间属性数据库提供了特定的技术支持。当前已有的GIS软件，虽然提供了强大的空间分析和数据处理功能，但这些软件没有提供专门基于网格化管理的空间信息提取模块。对于普通用户，甚至是专业技术人员，通过现有的GIS软件提取空间属性信息也是一件困难的工作。这使得城市管理部门不能充分利用现有的GIS平台数据而采用繁重、低效的人工提取信息的办法，城市网格化管理数据库的建设工作因而变得周期长，耗费大。三、
发明内容1.发明目的本发明的目的是为城市网格化管理工作中建立网格空间属性数据库提供技术支持，通过本系统可以实现高效地自动提取空间信息，同时又能够使空间信息完好地保留下来，从而节约了大量人力、物力，提高了工作效率，使城市网格化管理变得更加高效化，自动化。2.技术方案本发明是通过Arcgis9.2的二次开发包AE并在计算机语言VB.net开发平台中实现的。由于本技术是通过二次开发实现的，最终可以对工程进行打包生成能独立运行的软件系统，不再需要依托其它GIS软件就可以在Windows操作系统上运行，从而为不熟悉GIS的用户提供了一个灵活高效、易学易用的应用系统。考虑到在"数字城市"中涉及的很多基础数据是基于GIS平台的数据，本发明所使用的数据格式是基于Arcgis软件的矢量(SHP)和栅格(IMG)数据。GIS数据的最大优点是实现了空间—属性的关联，经常使用的SHP、IMG文件都带有空间属性，本发明系统的技术核心就是把这些空间属性数据准确、高效地提取到网格数据库当中，主要包含了以下五个核心功能单元1)网格化单元。对管理区域进行网格化，系统根据用户设定的大小精确地自动生成方形网格，并将网格进行空间定位，使空间地理位置与网格建立一一对应的关系。系统提供了一次性最多可生成三级网格的网格化体系，生成的网格是常见的SHP格式的GIS数据，每个网格都有唯一的ID和编码，通过函数可以找到该网格上一级或下一级网格。2)网格裁切单元。根据基础地图的边界大小自动裁切多余的网格，同时保证网格覆盖全部管理区域。3)空间信息提取单元。该单元提供完整的空间属性数据提取技术，系统针对不同类别的数据和使用要求按照不同的方法分别进行提取。从数据结构上可以分为矢量和栅格，其中矢量数据又分为点、线、面，栅格数据可以分为连续数据、等级数据和均质数据。4)网格属性信息显示与统计单元。考虑到城市网格化管理的动态化和监测需求，该单元提供了对空间数据进行分类显示和统计报表的功能，可以起到一目了然的作用。5)网格属性信息管理与输出单元。建成空间属性数据库后，系统提供了专门的査询工具，用户可以随时査看网格属性数据库，可以根据属性值设置査询条件。系统还提供了属性表输出功能，输出的属性数据为EXCEL格式，城市管理部门可以直接将此数据导入城市网格化管理系统的数据库中。3.发明优点本发明的优点主要表现在如下方面1)本发明是基于AE二次开发实现的，通过VB.net编程软件打包生成能在Windows操作系统上独立运行的软件系统，系统安装方便、简单，易于推广。2)空间网格化时用户可以对网格等级和大小进行自行选择，满足多种需求，操作人员可以一次性最多生成三级网格，同时系统还可以自动检测网格大小设置是否准确，如果设置错误系统会进行提示。3)网格图层自动加载底图的空间投影和空间参考，用户不需要重新设置。4)系统在进行网格裁切时，底图既可以是矢量的图层，也可以是栅格图层，体现了灵活性的特点。5)空间属性提取针对不同的数据类型提供不同的属性提取选项，管理人员可以根据实际需求，选择不同的提取方式，从而达到提取多样性空间信息的目的。6)系统提供了分类显示和报表统计功能，操作人员可以通过选择人工设断点或等距离方法进行分类显示，用户可以清楚地査看空间信息的空间分布。7)本发明输出的空间属性表是通用的EXCLE格式，方便用户的编辑和操作，同时也具有很好的通用性。本发明系统在解决空间属性提取过程中，操作人员主要通过以下操作步骤进行实施的1)城市管理人员安装空间信息提取系统软件，软件在Windows操作系统下运行。2)管理部门从其它单位收集空间基础数据，建立可实时得到基础数据的途径，原始数据规定为GIS支持的数据格式，通过Arcgis软件对原始数据进行预处理，建立统一的空间参考和地图投影。3)将基础数据图层导入空间信息提取系统后，操作人员点开网格化管理模块中"网格化"菜单生成网格，点击确定，系统自动生成网格。4)生成网格后，用户点击"网格裁切"菜单，以上述基础图层为底图进行网格裁切，切除多余网格。5)操作人员根据基础数据的类型选择不同的菜单，包括矢量数据和栅格数据的提取，在数据提取界面中用户进行提取要素的类型和方式选择，选择后系统即开始提取信息。6)系统提取的空间信息数据储存在网格属性表中，管理人员通过网格空间属性数据库可进行査找和修改操作，通过分类显示功能可以直观地得到管理人员所需要的空间信息。7)输出属性表，得到EXCLE格式文件。四图1是系统运行中的网格化界面。图2是系统运行中的网格裁切界面。图3是矢量数据属性提取示意图。图4是栅格数据属性提取示意图。图5是多样性空间属性数据提取技术流程图。图6是系统运行中的属性表管理界面。图7是系统各功能结构关系图。五具体实施方式以下结合附图对本发明的技术方案作进一歩描述。1.网格化在生成多级网格时，必须遵循网格生成规则，即上一级网格的大小必须是下一级网格大小的整数倍，如果出错，系统会自动检测出来并提示网格大小定义错误，禁止下一步操作。由于城市网格化管理中涉及的网格都为方格，而底图外边框不一定是正方形，因此首先要判断底图的边界大小。为保证生成的网格能覆盖整个管理区域，本发明采用了"相除取整加一"的办法，即用底图的长或宽除以单位网格的大小，取出相除的整数部分加上1作为X轴或Y轴需要生成网格的个数。系统从坐标原点(0，0)开始生成网格，网格生成的方式是先调用AE中的类函数CreateRasterDataset()生成栅格文件，栅格像元大小被设置为网格大小，然后通过类函数RasterDataToPolygonFeatureData()转化成SHP格式的网格图层，如图l所示。2.网格裁切网格生成后，用户选择用于裁切的底图和需要裁切的网格图层。考虑到底图既可能是矢量图层，也可能是栅格图层，因此系统会对底图作一判断，如果是矢量图层，就直接调用AE空间分析类中的Clip()函数，用底图去裁切网格图层，此时得到的切割文件的边缘是不规则的，而在网格化管理中要求的网格必须具有相同大小。为解决这一技术难点，本发明将裁切得到的临时网格图层存入系统临时文件夹中。考虑到Arcgis在进行Clip操作时，要素的GIRDID和ID是不变的，因此通过同时查找原网格图层和临时网格图层的属性表中的GIRDID或ID,如果在原网格图层属性表中存在而在临时网格图层属性表中不存在，则该网格为需要删除的网格。再通过Feature类中的Delete()函数将其删除，得到没有冗余的网格图层，如图2所示。如果用户选择的底图是栅格图层，则先在系统内部将栅格文件转换成矢量文件，再重复上述矢量数据的操作过程即可。3.空间信息的提取<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表l:空间数据类型与提取方式如表1所示，本发明对可提取的数据进行了分类，分为矢量数据和栅格数据，其中矢量数据又分为点、线、面，栅格数据又分为连续数据、等级数据和均质数据。在提取方式上考虑到不同数据的用途，系统也设置了不同的提取方式。图3为矢量数据提取的示意图，系统在提取矢量图层的属性值时是采用面积加权求和的方法实现的，即以各类要素在网格中所占的面积百分比作为权值，把权值与属性值相乘之和得到网格的属性值，这样可以最接近实际的原保留信息。虽然矢量数据的提取方式有多种多样，但实际上可以分为两种情形一是要提取能直接从基础数据属性表中得到的信息，包括点数目(coimt)、点/线/面类别(class)、属性值(attribute)、属性值之和(sum)。对于这种数据，本发明通过调用AE类库中的Intersect()函数，让底图和网格图层进行相交操作，得到的相交图层存入系统临时文件夹中。该函数可以实现两个属性表的相互关联，得到一个关联属性表，然后从这个属性表中统计出需要的信息，将其储存到网格空间属性表中；二是不能直接从底图属性表中得到的信息，包括线长度(length)、面积(area)，这些信息都必须将原要素进行切割后才能得到。因此提取这类信息需要先进行一次切割操作，通过调用AE类库中的Clip()函数完成，然后再进行上述的相交统计操作，并将得到的信息储存在网格空间属性表中。图4为栅格数据的提取过程示意图。对于栅格图层的提取也可以归纳为两种情形一是连续数据的栅格图层，因为在Arcgis的数据格式中连续类型的栅格数据是没有属性表的，因此系统会自动判断是否属于连续数据的栅格图层。对于这类数据，系统采用了"切割统计"的方式，即首先利用dip()函数对栅格数据进行切割，将其切割成若干个网格大小的栅格块，然后通过调用AE类库中IRasterStatistics接口获得该栅格块的mean(平均值)、sum(总和)、mode(众数)、minimum(最小值)、maximum(最大值)，然后将需要的信息存入网格图层的属性表中；二是等级数据和类别数据，对于这类数据本系统采用栅格转矢量的办法，通过调用RasterToPolygonLayer()函数将栅格数据转换成矢量多边形(polygon)数据，再按照上述的矢量数据提取方法进行提取。多样性空间属性数据提取技术流程可以通过附图5来说明。4.网格属性信息的显示和统计本发明在提取空间信息后为用户提供了空间信息的显示和统计功能，其中显示功能是通过重分类实现的，系统提供了自定义和等距离两种方式进行重分类。对于自定义的方法，用户可以在选择类别数以后进行人工设断点，所谓的断点就是指划分等级时的分割点，比如要将1到10之间的数值分成两级，如果设置断点5，则系统把1到5的数值分为一类，5到10之间的数值分为第二类，5属于第二类；等距离分类法就是根据用户所设的等级数，等距离设置各断点。用户设置完等级数和断点后，系统根据用户的设置进行分类显示，不同等级的网格会被赋予不同的颜色，用户还可以对颜色进行人工配置以达到空间信息清晰明确的效果。系统还提供了信息统计功能，该功能是通过调用外接DLL资源ZedGraph库函数实现的，用户在设置完等级和断点后点击输出报表，系统便自动生成统计报表，报表中包含有一个统计饼状图和一个各类别所占百分比的统计表格。5.网格属性表的管理和输出网格属性表的管理包括属性表的査看、查找和编辑功能，系统通过调用VB.net提供的DataGridView表格控件，将网格属性表的所有信息显示到该表格当中。用户可以设置查询条件对感兴趣的要素进行查找，符合条件的要素将显示在DataGridView表格中。同时系统提供了修改属性表的功能，用户直接在表格中对属性值进行修改后，点击保存，修改后的属性值便自动更新。用户还可以直接输出属性表，系统会将表格中的数据以Excel的格式输出到指定的位置，如图6所示。系统主要是通过以上五大功能实现的，本发明通过整合各功能，在Installshield软件中将实现上述功能时调用的资源进行打包而生成安装文件，形成一个完备的城市网格化管理空间信息提取系统，系统的整体结构如图7所示。通过本发明系统以及借助于现有的GIS软件进行数据转换，城市管理部门可以方便地实现GIS格式数据空间信息的提取，而不需要像往常一样采用人工采集、输入的办法建设网格空间数据库，从而极大地提高了空间数据的输入效率，节约了建库成本。应用本发明系统，通过对使用人员进行简单培训，使之熟悉系统操作界面和使用流程，便可实现海量数据空间信息的提取工作，而不需要像往常一样进行繁琐的手工录入。最后通过系统提取的网格数据可以在其它支持GIS数据的软件中使用，也可以直接存入城市网格化管理系统数据库中，操作简单易行。权利要求1.一种城市网格化管理空间信息提取系统，其中包括网格化单元、网格裁切单元、空间信息提取单元、网格属性信息显示与统计单元、网格属性表管理与输出单元。其特征在于它通过AE+VB.net二次开发，实现了多样性空间属性数据提取技术，能自动生成多级网格和裁切网格，并根据不同类型的数据和提取方式采用不同的提取方法，最终实现了对带有空间属性的Arcgis格式数据空间信息的提取，为城市网格化管理建立空间属性数据库提供了技术支持。2.如权利要求1所述的城市网格化管理空间信息提取系统，其特征是其所述的多样性空间属性数据包括Arcgis格式的矢量数据(SHP)和栅格数据(IMG)，矢量数据分为点、线、面，栅格数据分为连续数据、等级数据、均质数据。3.如权利要求1所述的城市网格化管理空间信息提取系统，其特征是根据用户的设置可以自动生成多级网格，生成多级网格时必须遵循网格生成规贝lj，即上一级网格的大小必须是下一级网格大小的整数倍，如果出错，系统会提示网格大小定义错误，禁止下一步操作。4.如权利要求1所述的城市网格化管理空间信息提取系统，其特征是其提取的信息储存于网格属性数据库中，使用人员可以显示、统计、査找、编辑、输出属性数据库。5.如权利要求4所述的城市网格化管理空间信息提取系统，其特征是输出的属性数据为Excel格式，具有通用性。6.如权利要求1所述的城市网格化管理空间信息提取系统，其特征是其操作流程为1)网格化，对管理区域进行网格化，即根据用户设定的大小精确地自动生成正方形网格。2)网格裁切，根据基础地图的边界大小自动裁切多余的网格，同时保证网格覆盖全部管理区域。3)空间信息提取，提供一套完整的空间信息提取技术，针对不同的数据和使用要求按照不同的方法分别进行提取。4)网格属性信息显示与统计，可以对空间数据进行分级显示并生成统计报表。5)网格属性信息管理与输出，用户可以通过系统提供的查询工具査看网格属性数据库，可以设定条件査询要素，用户还可以修改、保存和输出属性表。输出的属性数据为EXCEL格式，城市管理部门可以直接将此数据导入城市网格化管理系统的数据库中，完成数据库的基础数据采集、输入工作。全文摘要本发明公开了一种城市网格化管理空间信息提取系统，系统由网格化单元、网格裁切单元、空间信息提取单元、网格属性信息显示与统计单元、网格属性信息管理与输出单元组成。系统采用了AE+VB.net二次开发技术，打包生成独立运行的安装程序，在Windows操作系统下能够独立运行，操作方便，易于推广。系统通过多样性空间属性数据提取技术可以提取Arcgis格式的空间数据，为城市网格化管理工作中的数据库建立提供了技术支持，使空间数据的采集、输入变得高效而精确，从而节约了网格空间数据库建设的成本，缩短了建设周期。文档编号G06Q50/00GK101510274SQ20081015486公开日2009年8月19日申请日期2008年10月27日优先权日2008年10月27日发明者何金廖,宗跃光,张晓瑞,松薛,昱韩申请人:南京大学